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題目:
一質量為 m 的小球,在距地面高度為 H 的位置沿光滑斜面由靜止開始下滑,斜面的傾角為 θ。求小球下滑到底端時的速度。
分析:
小球在下滑過程中,受到重力、斜面的支持力和摩擦力,但支持力和摩擦力均可以忽略不計,因此可以將其視為只受重力作用。根據機械能守恒定律,小球在下滑過程中重力勢能轉化為動能,因此可求得小球下滑到底端時的速度。
答案:
根據機械能守恒定律,小球在下滑過程中重力勢能轉化為動能,因此有:
mgH = m(v^2) / 2 + mgH(1 - cosθ)
化簡可得:
v = sqrt(2gH(1 - cosθ))
其中,v為小球下滑到底端時的速度,g為重力加速度。
例題解析:
本題主要考察了機械能守恒定律的應用,需要理解機械能守恒定律的含義,并能夠根據定律求解相關問題。本題中小球在下滑過程中,重力勢能轉化為動能,因此重力勢能與動能之和保持不變。在本題中,重力勢能全部轉化為動能,因此重力勢能與動能之和即為小球的質量乘以速度的平方。同時,還需要注意將角度θ代入公式中進行計算。
這道例題相對簡單,考察的知識點也比較基礎。通過這道例題,學生可以更好地理解機械能守恒定律的應用,并加強自己的解題能力。